Osez l'industrie du futur

06 au 09 décembre 2016Paris Nord Villepinte - Hall 7 Ajouter dans mon agenda

l'article ci - dessous est extrait du magazine :
smart industries magazine
N°6 - juin 2015

Le digital, levier d’efficacité et de performance

Les outils numériques ont fait une percée fulgurante dans notre quotidien. Du côté de l’usine, des systèmes de communication avancés, couplés  à des technologies de robotique industrielle, favorisent l’émergence d’une « Industrie 4.0 » : des sites de production intelligents et plus autonomes, qui répondent aux enjeux de l’usine du futur. Parmi ceux-ci, la performance environnementale, un facteur clé de compétitivité au travers d’une utilisation plus efficiente de l’énergie et des ressources. 

Par Michel Dancette - Fives

Depuis trente ans et la Conférence de Rio, les entreprises ont fait des avancées majeures dans la réduction dans leur impact environnemental. Rien qu’en France, où l’industrie consomme encore environ 20 % de l’énergie et un tiers de l’électricité, les industriels ont réduit leur intensité énergétique de 11,1 % entre 2001 et 2012, essentiellement en améliorant leurs processus technologiques.

Les entreprises de tous secteurs et de toute taille, en France comme dans les pays émergents, sont incitées à innover et à développer des solutions nouvelles pour répondre à cet enjeu. A tous les niveaux – l’équipement de procédé, la ligne de production, l’usine globale – l’industrie doit désormais optimiser sa consommation de ressources naturelles, réduire ses émissions de GES, et limiter la perte matière.

Parmi les solutions technologiques, le numérique, technologie au cœur de l’usine du futur. Les outils digitaux offrent en effet un potentiel inégalé d’optimisation des procédés industriels, avec, à la clé, un gain de performance global, notamment en termes de qualité et de réduction de l’impact environnemental.

 

Une usine plus connectée

L’usine de demain n’est pas isolée. De façon croissante, elle est connectée à son environnement, c'est-à-dire à la fois à sa chaîne d’approvisionnement, aux autres usines, en interne (les machines entre elles), et aux hommes. Au centre de cette révolution, les capteurs, qui sont aujourd’hui capables de détecter et de communiquer en temps réel la moindre variation de vitesse, de direction ou de poids.

Ces innovations permettent d’ores et déjà de réaliser des progrès en termes de gestion de la consommation d’énergie : la remontée d’informations précises permet un pilotage plus fin de l’installation, au plus près des besoins, et donc l’optimisation des consommations énergétiques, y compris dans des parties difficilement accessibles ou potentiellement dangereuses (points chauds, par exemple) ;  en aluminerie, les capteurs permettent un suivi de la qualité des anodes et de leur performance globale.

La flexibilité énergétique de l’usine est également facilitée : l’opérateur, qui reçoit des données contextualisées via une interface conviviale, est décisionnaire et peut programmer des modes d’opération automatiques (par exemple le mode «  basse consommation ») et recueillir et analyser les paramètres de production (affichage en temps réels d’indicateurs environnementaux, alertes en cas de dépassement de seuils, etc.). Comme exemple, il est possible de citer les fours de réchauffage de brames d’acier, équipés d’un système de contrôle, qui pilote l’allumage des brûleurs. Il assure un ordonnancement intelligent au niveau de la séquence d’allumage des brûleurs, ce qui se traduit par des émissions d’oxydes d’azote réduites de 10 % et moins de calamine (un oxyde, sous-produit du réchauffage de l’acier et correspondant à de la perte matière). 

Enfin, l’usine est connectée de près à son environnement et pleinement intégrée aux réseaux électriques (réseau national ou micro-grids). Pour les sucreries, il existe des logiciels de pilotage et d’optimisation du mix-produit des sucreries (sucre, éthanol, mais aussi électricité produite par co-génération). Grâce à la capacité d’anticiper le rendement énergétique du procédé, et en fonction des cours des différents produits, le logiciel permet de mieux intégrer l’usine sur le réseau de distribution de l’électricité : l’usine devient ainsi productrice d’énergie.

Au-delà de cet exemple, plus largement, on peut imaginer qu’une meilleure visibilité sur les ressources disponibles en temps réel dans l’environnement de l’usine facilitera la mise en place de systèmes d’économie circulaire.

 

Usine digitalisée, process et produits rêvés ?

Dans un contexte de recherche de performance accrue, usines et équipements gagnent en complexité. Aujourd’hui, les outils numériques permettent également une réflexion sur leur conception, bien en amont de la phase d’opération : grâce à des logiciels de modélisation, l’usine peut être virtualisée, tout comme ses impacts, et conçue au plus près des besoins de l’industriel. A titre d’exemple, certains logiciels permettent de créer un prototype numérique, qui offre, dès la phase de conception, en combinant analyse et simulation numériques, un aperçu des facteurs de qualité et de performance. Demain, des analyses fines du cycle de vie du produit pourront être menées avant même son développement !

Prenons l’exemple des matériaux composites, dont les applications industrielles commencent à s’étendre au secteur automobile par exemple : la virtualisation de la pièce et du procédé pour la construction de pièces automobiles de structures en composite permettent de limiter les rebuts et d’augmenter la fiabilité et le prix de revient global, tout en diminuant l’impact global d’un véhicule désormais plus léger et donc moins consommateur de ressources naturelles.

En effet, par ricochet, le numérique vient également bouleverser les modes traditionnels de production : nous ne sommes qu’à l’aube de la révolution portée par la fabrication additive, dont les applications industrielles commencent à émerger. BeAM, une start-up spécialisée dans la fabrication de pièces métalliques par impression 3D, a déjà réparé plus de 700 pièces

aéronautiques comme des turboréacteurs. Outre la diminution des rebuts, une telle technologie revêt trois atouts majeurs sur le plan environnemental : premièrement, une fabrication locale, au plus près du lieu de consommation ; deuxièmement, une conception de produits à la géométrie nouvelle, dont les niveaux de performance et d’efficacité énergétique n’avaient pu être atteints avec les procédés classiques de fabrication ; enfin, une limitation de la perte matière : contrairement à l’usinage, par exemple, la fabrication additive permet de n’employer que « la matière qu’il faut, là où il faut ».  La question de la consommation énergétique de la fabrication des poudres sera toutefois à prendre en compte dans le calcul du bilan environnemental global…

Enfin, c’est également dans la phase de maintenance, que les technologies numériques viendront appuyer le travail de l’opérateur. Des systèmes de réalité virtuelle mobile lui permettent d’avoir une vision précise d’un produit et d’en apprécier l’intégrité, et de commander la mise en œuvre de scénarios de production ou de maintenance efficaces. Cette vision permet un diagnostic précis, au plus près des besoins réels, limitant les opérations lourdes de maintenance transformative et permettant ainsi des gains de temps et de coût.

Ne regardons pas la performance environnementale comme un concept isolé : elle est partie intégrante d’une stratégie d’excellence opérationnelle, qui se traduit par des efforts portés également sur la qualité de la production et l’optimisation des coûts. Nous avons rapidement évoqué comment le numérique vient soutenir ces objectifs. 

Cette recherche de l’efficacité à tous les niveaux nous permettra de relever le défi d’une usine plus compétitive, mais également plus attractive : les jeunes générations baignent déjà dans un univers 4.0, qui entre peu à peu dans l’usine. Plus faciles à appréhender, ces nouvelles technologies doivent néanmoins faire l’objet de formations qui conforteront nos ingénieurs, techniciens et opérateurs, déjà experts du procédé, dans leur rôle de décisionnaire au cœur de l’usine du futur.  

 

 

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